编译带dftd4的vasp.6.2.1

lqid

VASP从6.2.0开始支持DFT-D4 方法(https://www.vasp.at/wiki/index.php/IVDW)，但是需要作为外部包在编译的时候额外编译进去(https://www.vasp.at/wiki/index.php/Installing_VASP.6.X.X)。实际操作的时候，笔者发现其实想要用上带DFT-D4的vasp没那么简单，本贴子记录了一下本人在学校的hpc集群上安装Grimme的dftd4程序和编译带dftd4的vasp.6.2.1时的过程，希望对有兴趣和需求的人有启发和帮助。

1. 安装dftd4

在社长的博文(http://sobereva.com/464)中有对DFT-D4方法的介绍，而且提供了2种编译方法——简单粗暴的方法和基于meson+ninja的编译方法。当时的dftd4是ver 2.0，目前最新的dftd4已经到了ver 3.3.0，程序已经被重写了一遍。但是非常蛋疼的是，vasp的代码中用的api是基于2.x版本的，如果编译的dftd4是3.2.0及之前的3.x版本，vasp编译会出错，好在3.3版中重新增加了vasp用的2.x api。(https://github.com/dftd4/dftd4/issues/85, https://zhuanlan.zhihu.com/p/375207527)

编译环境：

GCCcore-10.3.0, CentOS Linux release 8.4.2105, meson-0.58.0, ninja-1.10.2, python-3.9.5 笔者分别在Intel® Parallel Studio XE 2020 Update 1 (19.1.1.217)和Intel® Parallel Studio XE 2019 Update 1 (19.0.1.144)环境下尝试编译dftd4。

根据dftd4的github上的指南(https://github.com/dftd4/dftd4)，用以下4条指令编译dftd4

1. meson setup _build
   
2. meson test -C _build --print-errorlogs
   
3. meson configure _build --prefix=/path/to/install
   
4. meson install -C _build

复制代码

但是笔者发现均无法正常编译，并且没有产生ver 3.3.0新加的给vasp使用的旧api。

首先编译问题可以在第一条命令中，添加通过指定编译器的环境变量解决。如果是Intel® Parallel Studio XE 2020 update 1 (19.1.1.217)环境，则用

1. FC=ifort CC=icc CXX=icpc meson setup _build

复制代码

如果是Intel® Parallel Studio XE 2019 update 1 (19.0.1.144)环境，则用

1. FC=ifort meson setup _build

复制代码

（在笔者的测试中，如果反过来均会报错导致编译失败，非常神奇但是不清楚为什么）

然后在第三条指令中，加入-Dapi_v2=True 变成

1. meson configure _build --prefix=/path/to/install -Dapi_v2=True

复制代码

来生成vasp可用的api。

最后在.bashrc 中加入并且source ~/.bashrc

1. export LD_LIBRARY_PATH=$HOME/bin/dftd4/lib64:$LD_LIBRARY_PATH

复制代码

(编译dftd4时--prefix=$HOME/bin/dftd4)

2.编译vasp

（关于编译vasp中遇到的问题不在本贴子的讨论范围内）

Vasp wiki中(https://www.vasp.at/wiki/index.php/Installing_VASP.6.X.X)

给出指南是这样的（应该适用于ver 2.x版本的dftd3

1. CPP_OPTIONS += -DDFTD4
   
2. LLIBS       += -Lyour-libdftd4-build -ldftd4
   
3. INCS        += -Iyour-libdftd4-build/libdftd4.a.p

复制代码

笔者英语能力有限，实在是没理解your-libdftd4-build到底是指什么目录，并且ver 3.x 的dftd4似乎没有生成libdftd4.a.p 文件。我用以下路径能够得到编译成功并且可以使用dftd4的vasp二进制文件

1. CPP_OPTIONS += -DDFTD4
   
2. LLIBS       += -L$HOME/bin/dftd4/lib64 -ldftd4
   
3. INCS        += -I$HOME/bin/dftd4/include/dftd4/intel-xx.x.x.xxx

复制代码

(若编译dftd4时--prefix=$HOME/bin/dftd4)

其中intel-xx.x.x.xxx中的数字为编译时使用的intel编译器版本号

p.s.其实在写本贴的时候dftd4还在3.2版，但是支持vasp的源代码compat.f90已经在github page上了，原本是想介绍一下怎么用compat.f90微微魔改一下dftd4的代码，提前体验这个新功能的，结果计划赶不上变化hhhhhhh

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07/08/2021 15:00补充：

3.在vasp.6.2.0前的版本使用dftd4

我发现在vasp.6.1.0中已经有关于dftd4的源代码，主要是vdwforcefield.F和subdftd4.F这两个。简单对比了一下发现和6.2.0的没什么区别，应该是可以直接用。再之前的版本，根据dftd4的GitHub page上的一个subproject https://github.com/dftd4/dftd4_vasp，似乎可以通过修改和增加代码来用上dftd4，这里搬运一下。

首先修改src/vdwforcefield.F文件，在vdw_forces_main subroutine中加入

1. USE vdwD4

复制代码

然后在

1. !c D3(BJ-damping) by Jonas Moellman
   
2. CASE(12)                                                                                                            
   
3.   CALL vdw_forces_D3(IO,LATT_CUR,DYN,T_INFO,TSIF,TIFOR,TOTEN,ELEM,historycounter,4,IVDW)   

复制代码

下方加入

1. ! D4-ATM(EEQ) implemented by Eike Caldeweyher
   
2. CASE(13)
   
3.   CALL vdw_forces_D4(IO,LATT_CUR,DYN,T_INFO,TSIF,TIFOR,TOTEN,ELEM,IVDW)

复制代码

然后找到vdw_read subroutine中读取INCAR中IVDW flag的值的这段代码

1. IF (IVDW==1 .OR. IVDW==2 .OR. IVDW==3 .OR. IVDW==4 .OR. (IVDW>=10 .AND. IVDW<=12) .OR.  &
   
2. &   IVDW==101 .OR. (IVDW>=20 .AND. IVDW<=22) .OR. IVDW==26 .OR.  IVDW==202 &
   
3. &   .OR. IVDW==212 .OR. IVDW==263 .OR. IVDW==612  ) THEN
   
4.   LVDW=.TRUE.
   
5. ELSE
   
6.   LVDW=.FALSE.
   
7.   CALL PROCESS_INCAR(LOPEN, IO%IU0, IO%IU5, 'LVDW', LVDW, IERR, WRITEXMLINCAR)
   
8.   IF (LVDW) IVDW=1
   
9. ENDIF

复制代码

把(IVDW>=10 .AND. IVDW<=12)改成(IVDW>=10 .AND. IVDW<=13)

然后把subdftd4.F放到src文件夹下。如果是vasp5的话，需要把subdftd4.F中所有关于vtutor的代码注释掉，vtutor module是vasp6新加的。

最后修改/src/.object，找到subdftd3.o\，在它下面一行加上subdftd4.o\。

然后就可以修改makeflie.include进行编译了。不过注意这里CCP_OPTIONS里是-DWITH_DFTD4不是-DDFTD4

chrinide

赞，可惜缺 瓦斯普621

lqid

chrinide 发表于 2021-8-7 16:41
赞，可惜缺 瓦斯普621

我补充了一段在之前的版本用dftd4的方法，我发现好像其实从vasp.6.1.0中已经有关于dftd4的源代码了，简单对比了一下和6.2.1没区别，应该是可以直接用。再之前的版本可以根据https://github.com/dftd4/dftd4_vasp这个页面里的方法来修改源代码。

Daniel_Arndt

我很好奇“如果反过来均会报错导致编译失败，非常神奇但是不清楚为什么”具体是什么情况。

lqid

Daniel_Arndt 发表于 2021-8-8 09:17
我很好奇“如果反过来均会报错导致编译失败，非常神奇但是不清楚为什么”具体是什么情况。

就是在intel 2020 update 1 (19.1.1.217)环境下，用

1. FC=ifort meson setup _build

复制代码

的时候，C compiler会用默认的gcc 10.3.0，这个时候继续运行

1. meson test -C _build --print-errorlogs

复制代码

会在这里报错

1. [126/133] Linking target test/api/api-tester
   
2. FAILED: test/api/api-tester

复制代码

然而如果在intel 2019 update 1 (19.0.1.144)环境下用，来指定c compiler为icc的话

1. FC=ifort CC=icc CXX=icpc meson setup _build

复制代码

则会在运行

1. meson test -C _build --print-errorlogs

复制代码

一开始的时候报错

1. [8/133] Compiling C object test/api/api-tester.p/example.c.o
   
2. FAILED: test/api/api-tester.p/example.c.o
   
3. icc -Itest/api/api-tester.p -Itest/api -I../test/api -Ilibdftd4.so.3.3.0.p -I../include -Isubprojects/mctc-lib/libmctc-lib.a.p -Isubprojects/multicharge/libmulticharge.a.p -D_FILE_OFFSET_BITS=64 -Wall -w3 -diag-disable:remark -g -traceback -O2 -g -qopenmp -MD -MQ test/api/api-tester.p/example.c.o -MF test/api/api-tester.p/example.c.o.d -o test/api/api-tester.p/example.c.o -c ../test/api/example.c
   
4. In file included from /usr/include/bits/floatn.h(119),
   
5.                  from /usr/include/stdlib.h(55),
   
6.                  from ../test/api/example.c(18):
   
7. /usr/include/bits/floatn-common.h(214): error: invalid combination of type specifiers
   
8.   typedef float _Float32;
   
9.                 ^
   
10. 
    
11. In file included from /usr/include/bits/floatn.h(119),
    
12.                  from /usr/include/stdlib.h(55),
    
13.                  from ../test/api/example.c(18):
    
14. /usr/include/bits/floatn-common.h(251): error: invalid combination of type specifiers
    
15.   typedef double _Float64;
    
16.                  ^
    
17. 
    
18. In file included from /usr/include/bits/floatn.h(119),
    
19.                  from /usr/include/stdlib.h(55),
    
20.                  from ../test/api/example.c(18):
    
21. /usr/include/bits/floatn-common.h(268): error: invalid combination of type specifiers
    
22.   typedef double _Float32x;
    
23.                  ^
    
24. 
    
25. In file included from /usr/include/bits/floatn.h(119),
    
26.                  from /usr/include/stdlib.h(55),
    
27.                  from ../test/api/example.c(18):
    
28. /usr/include/bits/floatn-common.h(285): error: invalid combination of type specifiers
    
29.   typedef long double _Float64x;
    
30.                       ^
    
31. 
    
32. compilation aborted for ../test/api/example.c (code 2)

复制代码

Daniel_Arndt

lqid 发表于 2021-8-9 04:37
就是在intel 2020 update 1 (19.1.1.217)环境下，用
的时候，C compiler会用默认的gcc 10.3.0，这个时候 ...

原来是这样。这种玄学报错也挺让人头疼的。

cokoy

不知道是不是我编译的问题，dft-d4比d3慢了4倍。。。楼主有比较过吗

Apostolus

關於編譯DFT-D4，我分享一些自己的經驗：
1.
我在CentOS 7虛擬機上 (Intel® Parallel Studio XE 2019 update 1 (19.0.1.144)) 环境編譯DFT-D4 3.4.0時，和樓主恰恰相反，第一步只有加入 CC=icc CXX=icpc 命令，第二步才能正常編譯。不清楚為什麼。

1. FC=ifort CC=icc CXX=icpc meson setup _build

复制代码

2.
而在超算集群上編譯DFT-D4 3.4.0時，因為我調用的是Intel oneAPI 2021.1環境，直接用第一步的命令會導致報錯：

1. meson/meson.build: ERROR: Fortran shared or static library 'mkl_intel_lp64' not found

复制代码

或者

1. meson/meson.build: ERROR: Fortran shared or static library 'mkl_intel_thread' not found

复制代码

參考Github grimme-lab裡的issue，meson cannot find mkl_intel_thread #402，我在第一步加入了-Dfortran_link_args=-qopenmp，報錯消失，最後成功編譯。  

1. FC=ifort CC=icc CXX=icpc meson setup _build -Dfortran_link_args=-qopenmp

复制代码

順便提一句，如果超算集群上沒有 meson 和 ninja，你也沒有權限用系統命令直接安裝。這時可以試試python3，用 pip3 install meson 和 ninja。

wzkchem5

cokoy 发表于 2022-4-21 04:45
不知道是不是我编译的问题，dft-d4比d3慢了4倍。。。楼主有比较过吗

如果你的意思是色散校正部分慢4倍，而不是总时间慢4倍的话，是正常的，本来DFT-D4就比DFT-D3多算了很多东西，来提高结果精度